Soft Adaptive Feet for Legged Robots: An Open-Source Model for Locomotion Simulation

要約

近年、困難な地形での移動性を向上させるために、ソフトロボット工学とアンダーアクチュエーション原理に基づいた義足が登場しました。
この論文では、脚式ロボットで使用するために開発された適応ソフトフットのデジタルツインを実現するための MuJoCo 物理エンジンのアプリケーションを紹介します。
ユーザーや研究者が移動への新しいアプローチを模索できるように、MuJoCo ソフト フット デジタル ツインをオープンソースとしてリリースします。
この作業には、関連する運動学的および動的属性とともにシステム モデリング技術が含まれます。
検証は、シミュレーションでこれらの実験を再現し、物理的なプロトタイプでのベンチ テストとの厳密な比較を通じて行われます。
結果は、足と障害物の相互作用中の足裏の変形と接触力に基づいて評価されます。
その後、足のモデルは人型ロボット COMAN+ のシミュレーションに統合され、元の扁平足の代わりに使用されます。
結果は、制御戦略を変更することなく、小さな障害物を乗り越えるロボットの能力が向上していることを示しています。
最終的に、この研究は、二足歩行と最先端のロボット足の定性的比較によって裏付けられた、適応性のある柔らかい足のための包括的なモデリングアプローチを提供します。

要約(オリジナル)

In recent years, artificial feet based on soft robotics and under-actuation principles emerged to improve mobility on challenging terrains. This paper presents the application of the MuJoCo physics engine to realize a digital twin of an adaptive soft foot developed for use with legged robots. We release the MuJoCo soft foot digital twin as open source to allow users and researchers to explore new approaches to locomotion. The work includes the system modeling techniques along with the kinematic and dynamic attributes involved. Validation is conducted through a rigorous comparison with bench tests on a physical prototype, replicating these experiments in simulation. Results are evaluated based on sole deformation and contact forces during foot-obstacle interaction. The foot model is subsequently integrated into simulations of the humanoid robot COMAN+, replacing its original flat feet. Results show an improvement in the robot’s ability to negotiate small obstacles without altering its control strategy. Ultimately, this study offers a comprehensive modeling approach for adaptive soft feet, supported by qualitative comparisons of bipedal locomotion with state of the art robotic feet.

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